特許 5757179 ガス収着回収装置及びガス収着回収方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5757179

(24)【登録日】2015年6月12日

(45)【発行日】2015年7月29日

(54)【発明の名称】ガス収着回収装置及びガス収着回収方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/04 20060101AFI20150709BHJP

   B01D 53/38 20060101ALI20150709BHJP

   B01D 53/81 20060101ALI20150709BHJP

   B01D 53/58 20060101ALI20150709BHJP

【ＦＩ】

   B01D53/04 FZAB

   B01D53/34 116A

   B01D53/34 131

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2011-146938(P2011-146938)

(22)【出願日】2011年7月1日

(65)【公開番号】特開2013-13837(P2013-13837A)

(43)【公開日】2013年1月24日

【審査請求日】2014年2月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000693

【氏名又は名称】特許業務法人ハートクラスタ

(74)【代理人】

【識別番号】100101605

【弁理士】

【氏名又は名称】盛田 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】山口 篤

(72)【発明者】

【氏名】平岩 千尋

(72)【発明者】

【氏名】真嶋 正利

【審査官】 神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５８−２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平３−２０２１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２９０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１４８０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０４６２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４６３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−７４３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２５３１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４７６２５３７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／０２−５３／１２

Ｂ０１Ｄ ５３／２６−５３／２８

Ｂ０１Ｄ ５３／３４−５３／８５

Ｂ０１Ｊ ２０／００−２０／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

容器内に、内部にガスを流動させることができる多孔質収着体を充填して構成されるガス収着回収装置であって、
上記多孔質収着体の少なくとも表面に、上記ガスが流動させられる連続気孔を有する多孔質発熱体が設けられており、
上記多孔質発熱体は、発熱性を有する外殻と、中空又は／及び導電性を有する芯部とを有する骨格を備え、上記骨格が一体的に連続する３次元網目構造を構成しているとともに、
上記外殻が、Ｎｉを７０〜９５％と、Ｃｒを５〜３０％とを含む合金から形成されており、
上記多孔質発熱体を発熱させることにより、上記多孔質収着体に流入する直前の脱着用キャリヤガスを加熱して、上記多孔質収着体に収着されたガスを脱着して回収できるように構成された、ガス収着回収装置。

【請求項2】

ガスが流動させられる複数の領域に上記多孔質収着体及び上記多孔質発熱体がそれぞれ設けられているとともに、
選択した領域にガスを流動させて多孔質収着体に収着させる一方、
選択した領域の多孔質発熱体を発熱させて、多孔質収着体に収着されたガスを脱着して回収できるように構成されている、請求項１に記載のガス収着回収装置。

【請求項3】

上記各領域は、独立した容器を備えて構成されている、請求項２に記載のガス収着回収装置。

【請求項4】

上記多孔質発熱体は、ガスの流動方向に対して直交する面に沿って設けられた板状に形成されているとともに、
上記多孔質収着体をガスの流動方向に配列される複数の層に分割するように設けられており、
選択した発熱体を発熱させることにより、所定の層の多孔質収着体に収着されたガスを脱着できるように構成された、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガス収着回収装置。

【請求項5】

上記多孔質収着体は、表面に収着剤層を設けた粒状収着剤の集合体から構成されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガス収着回収装置。

【請求項6】

上記多孔質発熱体が、上記粒状収着剤を保持する保持手段を構成している、請求項５に記載のガス収着回収装置。

【請求項7】

ガスが流動させられる容器内に、内部にガスを流動させることができる多孔質収着体及び多孔質発熱体を設けたガス収着回収装置におけるガス収着回収方法であって、
上記多孔質発熱体は、発熱性を有する外殻と、中空又は／及び導電性を有する芯部とを有する骨格を備えるとともに、少なくとも多孔質収着体の表面に設けられており、
上記骨格が一体的に連続する３次元網目構造を構成しているとともに、上記外殻が、Ｎｉを７０〜９５％と、Ｃｒを５〜３０％とを含む合金から形成されており、
上記多孔質収着体内にガスを流動させて収着させるガス収着工程と、
上記多孔質発熱体を発熱させることにより、上記多孔質収着体に流入する直前の脱着用キャリヤガスを加熱して、上記多孔質収着体内に収着されたガスを脱着させるガス脱着工程とを含む、ガス収着回収方法。

【請求項8】

上記多孔質収着体及び上記多孔質発熱体をそれぞれ設けた複数の領域を設定したガス収着回収装置におけるガス収着回収方法であって、
選択した領域の多孔質収着体にガスを収着させる工程と、
選択した領域の多孔質発熱体を発熱させることにより上記多孔質収着体に収着されたガスを脱着させるガス脱着工程とを含む、請求項７に記載のガス収着回収方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、ガス収着回収装置及びガス収着回収方法に関する。詳しくは、し尿処理や堆肥製造工程等において生成されるガスを効率よく収着（吸収あるいは吸着）し、濃縮して回収することができるガス収着回収装置及びガス収着回収方法に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば、し尿処理や堆肥製造工程において生じる種々のガスは悪臭の原因となる。このため、種々の手法を用いて上記ガスを回収し、処理する装置が提案されている。

【0003】

たとえば、低い濃度で大量のガスを回収する手法として、上記ガスを収着する機能をもった収着剤、たとえば、活性炭やゼオライト等をハニカム状の多孔質体に担持したハニカムロータに、ガスを一旦収着させ、これを少量の加熱空気等のキャリヤガスで脱着させることにより回収し、その後燃焼処理等する手法が採用されることが多い。

【0004】

【特許文献1】特開２００１−３１０１１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載されているガス収着方法では、収着ロータをその回転方向に対して順に、収着ゾーン、第１脱着ゾーン、第２脱着ゾーンに分割し、第１ヒータで加熱した空気等のキャリヤガスを上記第１脱着ゾーンに通し、第１脱着ゾーンを通ったキャリヤガスを第２ヒータで再度加熱して第２脱着ゾーンに通して収着ガスを収着剤から脱着するように構成されている。

【0006】

上記手法においては、収着ガスを回収する空気等のキャリヤガスを収着ロータの外部で加熱して、上記ロータに保持した収着剤に作用させるように構成されているため、装置が大掛かりになる。また、加熱されたキャリヤガスの温度が、ガス収着剤内部を流動する間に低下するため、収着剤の全体を所定温度に加熱して収着ガスを回収することはできない。このため、ガスの回収効率が低くなる。また、高沸点のガスを回収するには、キャリヤガスを２度加熱して収着剤に作用させる必要があり、エネルギ効率も低い。

【0007】

一方、収着ガスを回収せずに収着剤ごと焼却等する手法が採用されることも多いが、ランニングコストが大きくなる。

【0008】

本願発明は、上記従来の問題を解決し、収着剤に収着させたガスを確実に脱着して回収できるとともに、回収する際のエネルギ効率が高いガス収着回収装置を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本願発明は、容器内に、内部にガスを流動させることができる多孔質収着体を充填して構成されるガス収着回収装置であって、上記多孔質収着体の少なくとも表面に、上記ガスが流動させられる連続気孔を有する多孔質発熱体が設けられており、上記多孔質発熱体は、発熱性を有する外殻と、中空又は／及び導電性を有する芯部とを有する骨格を備え、上記骨格が一体的に連続する３次元網目構造を構成しているとともに、上記外殻が、Ｎｉを７０〜９５％と、Ｃｒを５〜３０％とを含む合金から形成されており、上記多孔質発熱体を発熱させることにより、上記多孔質収着体に流入する直前の脱着用キャリヤガスを加熱して、上記多孔質収着体に収着されたガスを脱着して回収できるように構成されている。

【0010】

本願発明に係るガス収着回収装置は、多孔質収着体の少なくとも表面に、多孔質発熱体が設けられている。上記構成によって、上記多孔質収着体や脱着用に流動させられるキャリヤガスを容器内で直接加熱することができる。このため、収着されたガスを脱着させる際のエネルギ効率が高い。

【0011】

一方、上記多孔質発熱体は、収着対象となるガスを流動させることができる連続気孔を有する多孔質体から形成されている。このため、多孔質発熱体を多孔質収着体の表面や内部に設けても、上記多孔質発熱体が収着ガスの流動を妨げることがなく、大量のガスを容器内で流動させて収着処理及び脱着処理することが可能となる。

【0012】

また、上記多孔質発熱体へ作用させる電力量を制御することにより、多孔質収着体及び流動するキャリヤガスを所要の温度に加熱することができる。このため、収着体に収着されたガスを確実に脱着させることが可能となる。また、高沸点のガスを容易に脱着させることもできる。

【0013】

さらに、脱着用のキャリヤガスを別途加熱するための加熱装置を設ける必要がないため、装置を小型化することができる。また、多孔質収着剤を繰り返し使用できるため、ランニングコストを低く抑えることも可能となる。

【0014】

上記多孔質発熱体を設ける位置は、特に限定されることはない。少なくとも多孔質収着体の表面に設けて、多孔質収着体に流入する直前のキャリヤガスを加熱するように構成するのが好ましい。また、多孔質収着体の内部に設けて、多孔質収着体自体を加熱するように構成することもできる。

【0015】

ガスが流動させられる複数の領域に上記多孔質収着体及び上記多孔質発熱体をそれぞれ設けるとともに、選択した領域にガスを流動させて多孔質収着体に収着させる一方、選択した領域の多孔質発熱体を発熱させて、多孔質収着体に収着されたガスを脱着して回収できるように構成することができる。

【0016】

上記構成を採用することにより、大量のガスを連続して処理することが可能となる。たとえば、上記複数の領域に順次収着させるガスを流動させて多孔質収着体に収着させる一方、ガスが収着された領域の多孔質収着体を順次加熱してガスを脱着することにより、ガス収着回収装置を連続して運転することが可能となる。

【0017】

上記領域を設ける手法は特に限定されることはない。たとえば、一の容器内を複数の領域に区画して、各区画内に多孔質収着体と多孔質発熱体とをそれぞれ収容し、上記領域に順次収着ガスを流動させるとともに、順次脱着させるように構成することができる。

【0018】

また、上記各領域を、独立した容器を備えて構成するとともに、上記各容器に収着ガスを順次流動させて収着させるとともに、ガスを収着した多孔質収着体を順次加熱してガスを脱着させて回収することもできる。

【0019】

ガス収着作用を発揮できるものであれば、上記多孔質収着体を構成する材料は限定されることはなく、また、収着するガスの種類に応じて選定することができる。たとえば、活性炭やゼオライト等を採用することができる。また、収着ガスを所要の流速で流動させることができれば、形態も限定されることはない。たとえば、一体的に成形されたブロック状の多孔質体から構成される収着体を採用することができる。また、粒状の収着剤を集合させて多孔質収着体を構成することもできる。

【0020】

上記多孔質発熱体が、ガスの流動方向に対して直交する面に沿って設けられた板状に形成されているとともに、上記多孔質収着体をガスの流動方向に配列される複数の層に分割するように設けられており、選択した発熱体を発熱させることにより、所定の層の多孔質収着体に収着されたガスを脱着できるように構成することができる。

【0021】

上記多孔質収着体に収着されたガスを一度に脱着すると、次の工程において脱着されたガスを処理できない場合がある。たとえば、ガス分解装置等によってガスを処理する場合、ガス分解装置における処理能力に対応してガスの脱着量をコントロールするのが好ましい。

【0022】

多孔質収着体の複数の層に分割して設け、各層のガスを順次脱着することにより、脱着されるガスの量をコントロールすることが可能となる。この構成を採用することにより、ガス処理装置の能力等に応じてガスを脱着することが可能となる。

【0023】

また、上記多孔質収着体を、表面に収着剤層を設けた粒状収着剤の集合体から構成するのが好ましい。たとえば、粒状の活性アルミナの表面に、ゼオライトをコーティングして粒状収着剤を形成し、この粒状収着剤を所要の密度で集合させて多孔質収着体を構成することができる。

【0024】

この場合、収着ガスが流動する際の圧力損失が大きくならないように、たとえば、直径２ｍｍ以上のアルミナ球体を採用し、気孔率が２６％〜３２％となるように充填するのが好ましい。なお、異なる粒度を有する粒状収着剤を集合させて所要の気孔率を有する多孔質収着体を構成できる。また、２種以上の異なる収着剤を担持させた複数の粒状収着剤を配合して集合させた多孔質収着体を採用することもできる。

【0025】

球状等の粒状収着剤を集合させた多孔質収着体の形態は不定形である。このため、これを容器に充填して多孔質収着体を構成する場合、これら粒状収着剤を所定形状に保持するための保持手段を設けるのが好ましい。粒状の収着剤を集合させて多孔質収着体を構成する場合、上記多孔質発熱体を、上記粒状収着剤を保持する保持手段として用いることができる。

【0026】

たとえば、板状あるいはシート状の多孔質発熱体を採用するとともに、粒状収着剤から構成される多孔質収着体の外周部に配置することにより、多孔質収着体を所定の形態に保持することができる。これにより、他の部材から形成された保持手段を設ける必要がなくなり、部品点数を削減できるとともに製造コストを低減させることもできる。

【0027】

上記多孔質発熱体として、発熱性を有する外殻と、中空又は／及び導電性を有する芯部とを有する骨格を備え、上記骨格が一体的に連続する３次元網目構造を構成するものを採用することができる。

【0028】

上記多孔質発熱体の骨格を３次元網目構造に形成することにより、気孔率をきわめて大きく設定することができる。これにより、気孔内におけるガスの流動抵抗が小さくなり、大量のガスを流動させることが可能となる。

【0029】

また、上記骨格は、一体的に連続するように形成されている。このため、繊維状の発熱体を集合させて構成される多孔質発熱体のように、隣接する各繊維間の接触抵抗が生じることがなく、多孔質発熱体内各部における電気抵抗が大きく変化することはない。したがって、多孔質発熱体内の電流の流れに偏在が生じることが少なく、多孔質発熱体の全体を均一に加熱することが可能となる。

【0030】

上記骨格を形成する手法は特に限定されることはない。たとえば、上記骨格を、３次元網目状樹脂の表面にめっき層又は金属コーティング層を設けるとともに、上記樹脂を消失させることにより形成することができる。上記骨格の外殻を金属めっき層又は金属コーティング層から形成することにより、骨格の厚みを非常に薄くかつ均一に設定することが可能となる。これにより、大きな気孔率を備える多孔質発熱体を形成することが可能となる。

【0031】

上記芯部は、製造方法に応じて、中空又は／及び導電性材料から構成される。たとえば、上述したように、上記骨格を、３次元網目状樹脂の表面にめっき層を設けるとともに、上記樹脂を消失させることにより形成する場合、上記樹脂が消失した部分が中空状となる。また、上記メッキ層を設けるために上記３次元網目状樹脂の表面に導電性材料をコーティング等して導電化処理を施した場合には、上記導電性材料からなる表面導電化層が中空芯部の内周面に残存する場合がある。さらに、メッキ処理の後に熱処理等を施した場合は、外殻が収縮して、中空部分がなくなる場合もある。

【0032】

上記多孔質発熱体における上記３次元網目構造は、上記骨格を構成する複数の枝部が結節部に集合して一体的に連続しているとともに、一の結節部に集合する上記各枝部の外殻の厚みがほぼ一定となるように構成するのが好ましい。上記結節部では各骨格（枝部）からの電流が集中するため、一の結節部に集合する各枝部の電気抵抗が異なると、結節部周りの一部の枝部に過大な電流が流れて温度が上昇し、骨格が溶断したり劣化する恐れがある。一の結節部に集合する枝部の外殻の厚みをほぼ一定に設定することにより、一の結節部に集合する各骨格の電気抵抗をほぼ一定にすることが可能となり、一部の骨格に過大な電流が流れることもなくなる。これにより、骨格の溶断や劣化を防止することが可能となる。

【0033】

外殻をめっき層等から形成すると、一の結節部に集合する骨格の外殻の厚みをほぼ一定に形成することが可能となる。これにより、結節部周りの外殻の電気抵抗のばらつきが小さくなり、多孔質発熱体の全域に、均一に電流を流すことができる。

【0034】

上記外殻は、Ｎｉを７０〜９５％と、Ｃｒを５〜３０％とを含む合金から形成することができる。上記範囲の配合量に設定することにより、上記多孔質発熱体を効率よく発熱させることができる。なお、上記ＮｉとＣｒの配合比を保持した状態で他の成分が配合されてもよい。

【0035】

上記多孔質発熱体を、Ｎｉを主成分とする金属多孔質体に、Ｃｒを拡散させることにより合金化して構成することができる。Ｎｉ−Ｃｒ合金から、直接所要の気孔率を有する多孔質体を形成するのは困難な場合がある。たとえば、Ｎｉ−Ｃｒ合金のめっき層を直接形成するのは困難である。

【0036】

このため、まず、Ｎｉから多孔質体を形成し、この多孔質体を構成するＮｉの表面から、Ｃｒを拡散させて発熱体として機能するＮｉ−Ｃｒ合金層を形成することができる。

【0037】

Ｎｉは、めっき処理しやすいため、上記骨格を容易に形成することができる。また、骨格の厚みや気孔率の異なる種々の金属多孔質体を容易に構成できる。そして、このＮｉ多孔質体をＣｒ合金化することによって、所要の電熱特性を備える種々の発熱体を構成できる。

【0038】

上記Ｎｉ多孔質体を、Ｃｒ合金化する手法は特に限定されることはない。たとえば、上記Ｎｉ多孔質体を、Ｃｒ源粉末の加熱により発生させた拡散浸透成分ガスと還元性希釈ガスとの混合ガス中で熱処理することにより、Ｎｉ多孔質体をＮｉ−Ｃｒ合金とすることができる。

【0039】

また、Ｎｉによって形成された第１の外殻に、Ｃｒで形成された第２の外殻を積層形成し、所定の熱処理を行うことにより、上記第１の外殻と上記第２の外殻とを互いに拡散させて合金化し、上記多孔質発熱体とすることもできる。

【0040】

本願発明に係るガス収着回収方法は、容器内に、内部にガスを流動させることができる多孔質収着体を充填して構成されるガス収着回収装置を用いて行われる。 上記多孔質収着体の少なくとも表面には、上記ガスが流動させられる連続気孔を有する多孔質発熱体が設けられている。上記多孔質発熱体は、発熱性を有する外殻と、中空又は／及び導電性を有する芯部とを有する骨格を備える。また、上記多孔質発熱体は、発熱性を有する外殻と、中空又は／及び導電性を有する芯部とを有する骨格を備え、上記骨格が一体的に連続する３次元網目構造を構成しているとともに、上記外殻が、Ｎｉを７０〜９５％と、Ｃｒを５〜３０％とを含む合金から形成されている。本願発明に係るガス収着回収方法は、上記多孔質収着体内にガスを流動させて収着させるガス収着工程と、上記多孔質発熱体を発熱させることにより、上記多孔質収着体に流入する直前の脱着用キャリヤガスを加熱して、上記多孔質収着体内に収着されたガスを脱着させるガス脱着工程とを含んで構成される。

【0041】

また、上記多孔質収着体及び上記多孔質発熱体をそれぞれ設けた複数の領域を設定したガス収着回収装置を用いてガス収着回収方法を行うこともできる。この場合、ガス収着回収方法は、選択した領域の多孔質収着体にガスを収着させる工程と、選択した領域の多孔質発熱体を発熱させることにより上記多孔質収着体に収着されたガスを脱着するガス脱着工程とを含んで構成される。

【発明の効果】

【0042】

収着剤に収着させたガスを確実に脱着して回収できるとともに、回収する際のエネルギ効率が高いガス収着回収装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】第１の実施形態に係るガス収着回収装置の軸線に沿う縦断面図である。

【図2】図１に示すガス収着回収装置の要部の拡大断面図である。

【図3】第２の実施形態に係るガス収着回収装置の腰部外観を示す斜視図である。

【図4】図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。

【図5】第３の実施形態を示す断面図である。

【図6】多孔質発熱体の構造の一例を示す電子顕微鏡写真である。

【図7】図６に示す多孔質発熱体の結節部近傍の断面構造を模式的に示す図である。

【図8】図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

以下、本願発明の実施形態を図に基づいて説明する。

【0045】

図１に第１の実施形態に係るガス収着回収装置１００の断面を示す。ガス収着回収装置１００は、円筒状の容器１と、この容器１の内部空間１ａに充填された多孔質発熱体７，８，９，１０及び多孔質収着体１１，１２，１３とを備えて構成されている。

【0046】

上記容器１は、金属等の材料から形成されるとともに、収着ガスを流入させる収着ガス流入口３ａと、収着後の残余ガスを排出する排出口３ｂと、上記多孔質収着体に収着された収着ガスを回収するキャリヤガスを流入させるキャリヤガス流入口４ａと、上記多孔質収着体１１，１２，１３から脱着させた脱着ガスを含むキャリヤガスを回収するガス回収口４ｂとを備えて構成されている。

【0047】

本実施形態に係る上記多孔質発熱体７，８，９，１０は、円板ないし短円柱状に一体形成された多孔質体から形成されている。一方、上記多孔質収着体１１，１２，１３は、活性アルミナから形成された球体の表面に収着剤をコーティングして形成された球状収着剤の集合体として構成されている。上記多孔質発熱体７，８，９，１０と、上記多孔質収着体１１，１２，１３とは、容器の内部において、ガス流動方向に交互に積層配置されて、一体的な多孔質体６が構成されている。本実施形態では、上記多孔質発熱体７，８，９，１０間において、上記球状収着剤の集合体が保持された形態を備え、上記多孔質発熱体７，８，９，１０は、球状収着剤の集合体を円板状あるいは円柱状の形態に保持する保持手段として機能するように構成されている。

【0048】

各多孔質発熱体７，８，９，１０の側部には、給電を行うためのリード線７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂが、上記容器１の側壁２から引き出されている。各リード線は、図示しない電源に接続されている。本実施形態では、各多孔質発熱体の上記リード線に選択的に電流を流し、各多孔質発熱体７，８，９，１０を選択的に発熱させることができるように構成されている。

【0049】

上記多孔質発熱体７，８，９，１０及び多孔質収着体１１，１２，１３は、連続気孔を備えて構成されており、上記収着ガス流入口３ａから流入する収着ガスを所定の流動速度で通過できる気孔率に設定されている。

【0050】

上記多孔質発熱体７，８，９，１０は、上記多孔質収着体１１，１２，１３及び流動するキャリヤガスを加熱して、上記多孔質収着体１１，１２，１３に収着されたガスを脱着できる温度に設定するように構成されている。

【0051】

図２に示すように、上記多孔質収着体１１，１２，１３は、球体２０ａの表面に、収着層２０ｂを設けた球状収着剤２０の集合体として構成されている。本実施形態では、直径が４〜６ｍｍの活性アルミナ球体２０ａの表面にゼオライト収着層２０ｂを設けた球状収着剤２０を採用している。上記球状収着剤を、気孔率が２６％〜３２％となるように充填することにより、各多孔質収着体１１，１２，１３が形成されている。

【0052】

なお、上記球体２０ａを構成する材料は、所要の耐熱性等を備えていれば、種々の材料を採用することができる。たとえば、多孔質アルミナから形成されるセラミック球体や、ステンレス等の金属球体を採用できる。また、上記収着体の形態も特に限定されることはなく、不定形粒状の形態を備えるものや、所定の気孔率を有する多孔質成形体を採用することもできる。

【0053】

上記収着層２０ｂを構成する材料も特に限定されることはない。たとえば、ゼオライト粉末とバインダ及び溶剤とから形成されるペーストを、上記球体にコーティングして収着層２０ｂを形成することができる。また、粉状活性炭を所定の気孔率で充填して多孔質収着体１１，１２，１３を形成できる。また、上記各多孔質収着体１１，１２，１３を、異なる材料から形成された収着層を備える球状収着剤を配合して構成することもできる。

【0054】

一方、上記多孔質発熱体７，８，９，１０として、発熱性を有する外殻と、中空又は／及び導電性を有する芯部とを有する骨格を備え、上記骨格が一体的に連続する３次元網目構造を備えるものを採用することができる。たとえば、図６〜図８に示す形態の多孔質発熱体４０１を採用することができる。

【0055】

図６は、上記多孔質発熱体４０１の外観構造を示す電子顕微鏡写真である。多孔質発熱体４０１は、連続気孔４０１ｂを有する３次元網目構造を備える。上記３次元網目構造は、三角柱状の骨格４１０が３次元に連続して連なった形態を備え、上記骨格を構成する複数の枝部４１２が結節部４１１に集合して一体的に連続する形態を備える。また、骨格４１０の各部は、図８に示すように、外殻４１０ａと、中空状の芯部４１０ｂとを備えて構成される。なお、図７及び図８に示す実施形態では、上記外殻４１０ａは、後に説明するように、メッキ層４１２ａと表面導電化層４１２ｂとが、一体的に合金化されて発熱体として機能するように構成されている。

【0056】

上記多孔質発熱体４０１は、連続気孔４０１ｂを有する多孔質状に形成されているため、上記気孔４０１ｂ内で収着ガスを流動させることができる。しかも、上記多孔質発熱体４０１は、３次元網目構造を採用することによって、気孔率をきわめて大きく設定することができる。このため、気孔内におけるガスの流動抵抗が低く、大量のガスを流動させることが可能となる。

【0057】

一方、上記多孔質発熱体に通電することにより、多孔質収着体１１，１２，１３及びキャリヤガスを効率よく加熱して、上記多孔質収着体１１，１２，１３に収着されたガスを脱着して効率よく回収することができる。

【0058】

図７に示すように、上記３次元網目構造における一の結節部４１１に集合する上記枝部４１２の外殻４１０ａの厚みｔがほぼ一定に形成されている。一の結節部に集合する枝部（骨格）の外殻の厚みｔがほぼ一定であるため、一の結節部に集合する各枝部４１２の電気抵抗もほぼ一定となる。したがって、一の結節部に集合する一部の枝部に過大な電流が流れることもなくなる。これにより、骨格の溶断や劣化を防止することができるとともに、多孔質発熱体の全体を均一に加熱することができる。

【0059】

本実施形態に係る上記多孔質発熱体４０１は、少なくともＮｉとＣｒとを含む合金から形成されている。上記ＮｉとＣｒの配合量は、所要の発熱量に応じて設定することができる。たとえば、上記多孔質発熱体４０１の上記外殻４１０を、Ｎｉを７０〜９５％と、Ｃｒを５〜３０％とを含む合金から形成することができる。

【0060】

上記多孔質発熱体４０１は、種々の手法を用いて形成することができる。たとえば、上記骨格をメッキによって形成する場合、３次元網目状樹脂に導電化処理を施す工程と、３次元網目状樹脂に金属めっきを施す工程と、３次元網目状樹脂を除去する工程とを含んで構成することができる。

【0061】

上記３次元網目状樹脂の形態として、樹脂発泡体、不織布、フェルト、織布等を用いることができる。上記３次元網目状樹脂を構成する素材は特に限定されることはないが、金属めっきした後、加熱等によって消失させることができるものを採用するのが好ましい。また、加工性やハンドリング性を確保するため、柔軟性を有するものを採用するのが好ましい。特に、３次元網目状樹脂として樹脂発泡体を採用するのが好ましい。樹脂発泡体は、連続気孔を有する多孔質状であればよく、既知のものを採用できる。たとえば、発泡ウレタン樹脂、発泡スチレン樹脂等を採用することができる。発泡樹脂の気孔の形態や気孔率、寸法等は特に限定されることはなく、用途に応じて適宜設定することができる。

【0062】

上記３次元網目状樹脂を導電化する処理は、各気孔の表面に上記骨格を構成する金属めっき層を設けるために行われるものであり、図７における表面導電化層４１２ｂを設けることができれば特に限定されることはない。たとえば、ニッケルを用いる場合には、無電解めっき処理、スパッタリング処理等を採用することができる。また、チタン、ステンレス等の金属やカーボンブラック、黒鉛等を採用する場合には、これらの微粉末にバインダを添加した混合物を、上記３次元網目状樹脂に含浸塗着する処理を採用することができる。

【0063】

上記めっき処理も特に限定されることはなく、公知のめっき法によって処理をすることができる。たとえば、ニッケルめっきを採用する場合、生産性、コスト等の観点から電気めっき法を採用するのが好ましい。電気めっきに用いるめっき浴として、公知あるいは市販のものを採用できる。

【0064】

上記めっき層の厚み（目付量）も特に限定されることはない。所要の気孔率や、強度を勘案して設定することができる。たとえば、１００ｇ／ｍ² 〜２０００ｇ／ｍ² の目付量を採用することができる。

【0065】

上記めっき層を形成した後、上記３次元網目状樹脂を除去する工程が行われる。上記３次元網目状樹脂を除去する工程は、たとえば、ステンレスマッフル内で大気等の酸化性雰囲気において、上記めっき層を設けた多孔質体を、６００℃〜８００℃で熱処理することにより、上記３次元網目状樹脂を焼却除去することができる。

【0066】

高い発熱性能を得るため、Ｃｒ成分の配合量が多いＮｉ合金から上記多孔質発熱体を形成するのが好ましい。Ｎｉ−Ｃｒの合金材料から上記めっき層を直接形成するのは困難である。このため、たとえば、Ｎｉめっき層とＣｒめっき層とを別々に形成し、その後合金化する手法を採用することができる。すなわち、３次元網目状樹脂に、上記手法によってまずＮｉめっき層を形成し、その上に、Ｃｒめっき層を積層形成する。その後、３次元網目状樹脂を除去し、さらに、所定の温度で熱処理することにより、上記Ｃｒめっき層とＮｉめっき層とを互いに拡散させて合金化することができる。

【0067】

上記Ｃｒめっき層の厚み（目付量）も特に限定されることはなく、たとえば、１０ｇ／ｍ²〜１０００ｇ／ｍ²の範囲で設定することができる。

【0068】

上記Ｃｒめっき層とＮｉめっき層とを積層形成した多孔質体を、ステンレスマッフル内でＣＯやＨ₂等の還元性ガス雰囲気のもとで８００℃〜１０００℃で熱処理することにより、上記Ｃｒめっき層とＮｉめっき層とを互いに拡散させてＮｉ−Ｃｒ合金層を形成することができる。また、Ｎ₂やＡｒ等の不活性ガス雰囲気では、カーボンマッフル内で１０００℃〜１５００℃に加熱して上記Ｃｒめっき層とＮｉめっき層とから合金層を形成することもできる。Ｎｉによって、図７及び図８に示す表面導電化層４１２ｂを設けた場合には、表面導電化層４１２ｂも上記合金化工程においてＮｉ−Ｃｒ合金化されて全体が発熱体となる。

【0069】

上記工程を採用することにより、外殻のクロム濃度のバラツキが少なく、高い耐蝕性を有するとともに発熱特性の高い多孔質発熱体を形成することができる。また、めっき層によって外殻が構成されるため、外殻の厚み（断面積）を多孔質体内でほぼ均一に設定することが可能となる。このため、多孔質体内における電気抵抗のばらつきが少なくなり、通電することにより、多孔質体の全体を均一に加熱することができる。なお、上述した実施形態は、上記骨格を３次元網目状樹脂にめっきを施すことによって形成したが、粉体金属をコーティングし、その後、熱処理を施すことにより形成することもできる。この場合、Ｎｉ粉末とＣｒ粉末とを含む粉体をコーティングすることにより、一度でＮｉ−Ｃｒ合金を形成することもできる。

【0070】

図７及び図８に示すように、本実施形態に係る上記芯部は、中空状に形成されるが、これに限定されることはない。すなわち、上述した実施形態は、Ｎｉから形成された表面導電化層４１２ｂがＣｒ合金化されたため外殻と一体化されたが、上記表面導電化層を別の導電性材料から形成する場合、芯部として残存する場合もある。たとえば、上記表面導電化層をチタンやカーボン等から形成するとともに、Ｎｉメッキによって骨格を形成した後Ｃｒ合金化した場合、上記表面導電化層４１２ｂが合金化されずに芯部として残存することになる。また、Ｎｉメッキ層をＣｒ合金化する熱処理工程において、外殻が収縮して、中空の芯部が消失する場合もある。

【0071】

本実施形態では、上記多孔質発熱体７，８，９，１０と上記多孔質収着体１１，１２，１３とを、上記容器１内でガスの流動方向に交互に積層配置している。

【0072】

上記多孔質発熱体７，８，９，１０と上記多孔質収着体１１，１２，１３とを交互に設けることにより、流動する収着ガス及びキャリヤガスの速度を調整する機能を発揮させることができる。たとえば、上記多孔質収着体１１，１２，１３内の気孔に偏在があった場合、収着ガスの流路が曲げられて偏流が生じ、ガスを多孔質収着体の全域に均一に接触させることができない場合が生じる。上記多孔質収着体をガスの流動方向に配列される複数の層から構成するとともに、これら層の間に多孔質発熱体８，９が配置されているため、気孔が不均一な多孔質収着体あるいは多孔質発熱体を採用した場合にも、ガスの偏流を緩和することができる。これにより、多孔質発熱体内及び多孔質収着体内を流れるガスの流れを均一にすることが可能となり、多孔質収着体の全域に収着ガスを均一に収着させることができるとともに、多孔質収着体内にキャリヤガスを均一に流動させて効率よく脱着ガスを回収することができる。

【0073】

また、多孔質発熱体７，８，９，１０の一部に通電して発熱させることにより、選択した多孔質収着体に収着されたガスを脱着させて回収することができる。これにより、一定濃度で回収ガスを排出することが可能となり、後に接続されるガス処理装置の能力等に応じて脱着ガスを供給することが可能となる。

【0074】

〔実施例〕
多孔質発熱体として、Ｎｉ−Ｃｒ合金の外殻を備え、平均孔径１〜２ｍｍ、気孔率９８％のものを採用した。一方、ゼオライト粉末とバインダー（ＰＶｄＦ１２％ＮＭＰ）と溶媒（ＮＭＰ）とを、３：４：５の重量比で混合したペーストを、直径４〜６ｍｍの球状の活性アルミナ多孔体に塗布し、溶媒を加熱除去してガス収着剤を形成し、これを集合させて、気孔率２６〜３２％の多孔質収着体を構成し、図１に示す形態で円筒状容器に充填してガス収着回収装置１００を構成した。

【0075】

上記ガス収着回収装置に、収着ガス流入口３ａから２００ｐｐｍのアンモニアガスを室温、常圧下で線塔線速度８ｃｍ／ｓｅｃで流動させた。上記ガス排出口３ｂのアンモニアガス濃度は、１〜２ｐｐｍであった。

【0076】

上記多孔質発熱体９及び多孔質発熱体１０に通電して１００〜１５０℃に加熱するとともに、キャリヤガスとしてＮ₂ガスをキャリヤガス流入口４ａから線塔線速度４ｃｍ／ｓｅｃで流動させて、上記多孔質収着体１３に収着されたガスを脱着させたところ、ガス回収口４ｂから、３０００ｐｐｍのアンモニアガスを回収できた。

【0077】

上記実施例から、上記多孔質収着体に効率よくガスを収着させることができるとともに、確実に回収できた。

【0078】

図３及び図４に、本願発明の第２の実施形態に係るガス収着回収装置２００を示す。なお、本実施形態における多孔質発熱体２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃ，２０７ｄ及び多孔質収着体２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄの構成は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。

【0079】

本実施形態に係るガス収着回収装置２００は、円筒状のロータ２０１を半径方向に延びる隔壁２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄで４つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに区画し、この区画に上記多孔質発熱体２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃ，２０７ｄ及び上記多孔質収着体２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄを充填して構成されている。

【0080】

上記ロータ２０１は、図示しないモータによって回転させられ、所定の回転位置にある領域に収着ガスを流動させて多孔質収着体に収着させる一方、所定の回動位置において上記多孔質発熱体に通電して加熱するとともにキャリヤガスを流動させることにより、多孔質収着体に収着させたガスを脱着させて回収できるように構成したものである。

【0081】

図４に示すように、本実施形態では、上記各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて、各２層の多孔質収着体２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄを挟むようにして各３層の多孔質発熱体２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃ，２０７ｄが積層して設けられている。上記ロータ２０１の回転軸２１２の外周部に各多孔質発熱体２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃ，２０７ｄに導通する第１の電極２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ，２１３ｄが設けられているとともに、上記ロータ２０１の外周部に各多孔質発熱体２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃ，２０７ｄに導通する第２の電極２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ，２１４ｄが設けられている。

【0082】

電源２２０からの電流が、ロータ２０１の回転軸２１２と、上記第２の電極２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ，２１４ｄに接触しながら回転する通電体２１５を介して、上記多孔質発熱体２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃ，２０７ｄに順次電流が流される。これにより、上記多孔質発熱体が順次発熱させられて、収着されたガスが脱着させられて回収される。

【0083】

上記構成を採用することにより、発生するガスを連続的に収着し、回収することが可能となる。

【0084】

図５に、本願発明の第３の実施形態を示す。なお、この実施形態においても、多孔質収着体及び多孔質発熱体の構成は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。

【0085】

第３の実施形態においては、複数の筒状容器３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃに、多孔質発熱体３０７ａ，３０７ｂ，３０７ｃと多孔質収着体３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃとをそれぞれ層状に充填するとともに、これら容器を２組の切替え弁で接続して、ガス収着回収装置３００を構成したものである。

【0086】

各筒状容器３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃには、収着ガスを流入させる収着ガス流入口３０３ａと、収着後の残余のガスを排出する排出口３０３ｂとが設けられている。上記各筒状容器３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃの上記収着ガス流入口３０３ａには、第１の４方弁３５１及び第２の４方弁３５２を切り換えることにより、収着ガスを順次流入させることができるとともに収着後の残余のガスを排出できるように構成されている。

【0087】

また、各筒状容器３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃには、キャリヤガスを流入させるキャリヤガス流入口３０４ａと、脱着した脱着ガス及びキャリヤガスを回収する回収口３０４ｂがそれぞれ設けられている。上記各筒状容器の上記キャリヤガス流入口３０４ａには、第３の４方弁３５３を切り換えることにより、キャリヤガスを順次流入させることができるとともに、第４の４方弁３５４を切り換えて各回収口３０４ｂから脱着したガス及びキャリヤガスを回収できるように構成されている。

【0088】

上記構成を採用することにより、収着ガスを連続的に収着できるとともに、脱着回収することが可能となる。

【0089】

本願発明は、種々の過程で生成されるガスに適用できる。また、本願発明の範囲は、上述の実施形態に限定されることはない。今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものでないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0090】

大量のガスを収着できるとともに、効率よく回収することができる。

【符号の説明】

【0091】

１ 容器
７ 多孔質発熱体
８ 多孔質発熱体
９ 多孔質発熱体
１０ 多孔質発熱体
１１ 多孔質収着体
１２ 多孔質収着体
１３ 多孔質収着体
１００ ガス収着回収装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】